CN110521016A - 能量存储装置 - Google Patents

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CN110521016A CN201880022062.9A CN201880022062A CN110521016A CN 110521016 A CN110521016 A CN 110521016A CN 201880022062 A CN201880022062 A CN 201880022062A CN 110521016 A CN110521016 A CN 110521016A
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T.小林
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Abstract

提供了一种设置有能够抑制板的弯曲的电极组件的能量存储装置（10）。所述能量存储装置设置有电极组件，所述电极组件具有彼此堆叠的多个板，其中在所述多个板中形成最外层的板具有基底（621）和设置在所述基底的内表面上的混合物层（624），并且所述电极组件还具有固定到基底外表面的薄片构件。

Description

能量存储装置
技术领域
本发明涉及一种能量存储装置，其提供有电极组件，该电极组件具有彼此堆叠的多个板。
背景技术
众所周知的能量存储装置包括电极组件，该电极组件具有彼此堆叠的多个板，并且在每个板上形成混合物层。例如，专利文献1公开了一种堆叠结构电池（能量存储装置），其包括电力生成元件（电极组件），其具有彼此堆叠的多个正电极和多个负电极，并且其中活性材料层（混合物层）分别形成在正电极和负电极上。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP-A-2013-191389。
发明内容
本发明要解决的问题
在具有上述配置的常规能量存储装置中，存在当制造板时板是弯曲的缺点。当板弯曲时，通过堆叠板形成电极组件的操作变得困难，因此产生生产力降低的可能性。
本发明的目的是提供一种提供有可以抑制板的弯曲的电极组件的能量存储装置。
用于解决问题的手段
根据本发明的一个方面，提供了一种能量存储装置，其包括具有彼此堆叠的多个板的电极组件，其中所述多个板中形成最外层的板具有基底和设置在基底的内表面上的混合物层，以及电极组件还具有固定到基底的外表面的薄片构件。
本发明的优点
根据本发明，可以提供一种提供有可以抑制板的弯曲的电极组件的能量存储装置。
附图说明
图1是示出了根据实施例的能量存储装置的外观的透视图。
图2是示出了在拆解了根据实施例的能量存储装置的状态下的各构成元件的分解透视图。
图3是示出了根据实施例的能量存储装置的内部配置的横截面视图。
图4是示出了根据实施例的电极组件的正电极板，负电极板和隔板（separator）彼此堆叠的配置的透视图。
图5是示出了根据实施例的电极组件的正电极板和负电极板的配置的平面图。
图6是示出了根据实施例的电极组件的正电极板，负电极板和薄片构件的配置的横截面视图。
图7A是示出了根据实施例的修改1的形成电极组件的最外层和薄片构件的负电极板的配置的横截面视图。
图7B是示出了根据实施例的修改2的形成电极组件的最外层和薄片构件的正电极板、负电极板的配置的横截面视图。
图7C是示出了根据实施例的修改3的形成电极组件的最外层和薄片构件的正电极板、负电极板的配置的横截面视图。
图8A是示出了根据实施例的修改4的形成最外层和薄片构件的负电极板的配置的平面图。
图8B是示出了根据实施例的修改4的形成最外层和薄片构件的负电极板的配置的俯视图。
图9是示出了根据实施例的修改5的电极组件的正电极板，负电极板和薄片构件的配置的透视图。
图10是示出了根据实施例的修改6的电极组件的正电极板，负电极板和薄片构件的配置的透视图。
具体实施方式
本发明的发明人已注意到在专利文献1中描述的常规能量存储装置中制造板时板弯曲的要点。也就是说，本发明的发明人发现，通常在制造板时，当在板上形成混合物层时，板是弯曲的。当板弯曲时，产生的缺点是混合物层被剥离等。
为了克服这种缺点，根据本发明的一个方面，提供了一种能量存储装置，其包括具有彼此堆叠的多个板的电极组件，其中在多个板中形成最外层的板具有基底和设置在基底的内表面上的混合物层，并且电极组件还具有固定到基底的外表面的薄片构件。
在具有这种配置的能量存储装置中，混合物层相对于电极组件具有的多个板中的最外层的板设置在基底的内表面上，并且薄片构件固定到基底的外表面。利用这样的配置，即使当在基底的内表面上形成的混合物层意图弯曲板时，基底外表面上的薄片构件也抵抗意图使板弯曲的力，从而可以抑制板的弯曲。
形成最外层的板被形成为使得在薄片构件固定到板的状态下，在弯曲试验中当从薄片构件侧向板施加载荷时的应力相对于从混合物层侧向板施加载荷时的应力的比率被设定为0.5至2（含）。
利用这样的配置，形成最外层并且薄片构件固定到其上的板被固定为表现出0.5至2（含）作为在弯曲试验中当从薄片构件侧向板施加载荷时的应力相对于从混合物层侧向板施加载荷时的应力的比率。因此，意图使形成最外层的板朝向混合物层侧翘曲的力和意图使板朝向薄片构件侧翘曲的力彼此相对良好地平衡，并且因此板的弯曲可以被更有效地抑制。
薄片构件可具有从基底的端部突出的第一突出部分。
在上述配置中，为了抑制板的弯曲，优选的是，薄片构件也覆盖基底的端部。为此，优选的是，薄片构件形成为从基底的端部显著地突出。以这种方式，薄片构件从基底的端部突出，使得薄片构件也可以覆盖基底的端部，从而可以抑制板的弯曲。
第一突出部分可以具有朝向基底的内表面侧突出的第二突出部分。
利用这样的配置，薄片构件的端部朝向基底的内表面侧突出，并且因此可以增强端部的强度而不会将端部突出到外部。因此，在实现电极组件的小型化的同时，可以更有效地抑制板的弯曲。
薄片构件可以形成为使得薄片构件的端部具有比薄片构件的中心部分更大的厚度。
利用这样的配置，薄片构件的端部形成为比薄片构件的中心部分厚，并且因此可以更有效地抑制板的弯曲。
薄片构件可包括：第一薄片部分，其固定到多个板中的形成一个最外层的板的基底的外表面；以及第二薄片部分，其固定到多个板中的形成另一个最外层的板的基底的外表面，其中第一薄片部分和第二薄片部分可以彼此一体地形成。
利用这样的配置，第一薄片部分和第二薄片部分被固定到板的基底的外表面，所述板的基底在电极组件的两个外侧上形成最外层，并且设置在电极组件的两个外侧上的第一薄片部分和第二薄片部分彼此一体地形成。因此，通过在电极组件的两个外侧上一体地形成两个薄片部分，可以减少部件的数量，并且可以简化电极组件的配置。
薄片构件的厚度可以设定得比混合物层的厚度薄。
利用这样的配置，薄片构件的厚度设定得比混合物层的厚度薄，并且因此，可以抑制电极组件的厚度的增加，由此可以实现能量存储装置的小型化。
在下文中，参考附图描述根据本发明的实施例的能量存储装置和该实施例的修改。以下描述的实施例和实施例的修改是本发明的综合的和具体的示例。在下文描述的实施例和实施例的修改中，数字值，形状，材料，构成元件，构成元件的布置位置和连接状态等仅仅是示例，并且这些不意图用于限制本发明。此外，在实施例中的构成元件和下文描述的实施例的修改中，在描述最上位的概念的独立权利要求中没有描述的构成元件被描述为任意构成元件。在各个附图中，没有严格精确地描述各构成元件的尺寸等方面。
在下文进行的描述和附图中，容器的长侧表面的相对面向方向，容器的短侧表面的横向，容器的厚度方向或电极组件的板的堆叠方向被定义为X轴方向。能量存储装置包括的一对集电器的布置方向，一对电极端子的布置方向，一对电极组件的突片（tab）的布置方向，电极组件的横向方向或容器的短侧表面的相对面向方向被定义为Y轴方向。此外，容器主体和能量存储装置的盖的布置方向，容器的长侧表面的纵向方向，容器的短侧表面的纵向方向，电极组件的纵向方向，或垂直方向定义为Z轴方向。这些X轴方向，Y轴方向和Z轴方向是彼此交叉的方向（在该实施例中彼此正交）。根据能量存储装置的使用状态，还可能存在Z轴方向与垂直方向不一致的情况。然而，在下文中进行的描述中，为了方便起见，通过假设Z轴方向与垂直方向一致来进行描述。另外，在以下进行的说明中，X轴方向的正侧表示X轴的箭头方向侧，X轴方向的负侧表示X轴方向的正侧的相反侧。Y轴方向和Z轴方向也是如此。
（实施例）
首先，参照图1至图3描述根据本发明的实施例的能量存储装置10的整体配置。图1是示出了根据该实施例的能量存储装置10的外观的透视图。图2是示出了拆解根据该实施例的能量存储装置10的状态下的各构成元件的分解透视图。此外，图3是示出根据该实施例的能量存储装置10的内部配置的横截面视图。这里，图3是示出当沿着与包括线III-III的XZ平面平行的平面切割图1所示的能量存储装置10时正电极端子210周围的配置的横截面视图。
能量存储装置10是可以充电或放电的二次电池。更具体地，能量存储装置10是诸如锂离子二次电池的非水电解质二次电池。能量存储装置10例如可应用于诸如电动车辆（EV），混合动力电动车辆（HEV），插电式混合动力电动车辆（PHEV）等的汽车的电源，用于电子装备的电源，用于电力存储应用的电源。能量存储装置10不限于非水电解质二次电池，并且可以是除了非水电解质二次电池以外的二次电池，或可以是电容器，并且另外，能量存储装置10也可以是用户无需充电就可使用存储的电力的原电池。
如图1所示，能量存储装置10包括容器100，正电极端子210，负电极端子220，正电极上垫圈310，负电极上垫圈320。此外，如图2所示，正电极下垫圈410，负电极下垫圈420，正电极集电器510，负电极集电器520和电极组件600被容纳在容器100的内部。尽管将电解质溶液（非水电解质）密封在容器100中，但是省略了这种电解质溶液的图示。作为密封在容器100中的电解质溶液，电解质溶液的种类没有被特别限制，并且可以选择各种电解质溶液，条件是不损害能量存储装置10的性能。
容器100由如下各项形成：容器主体110，其具有有底的矩形圆柱形状；以及盖体120，其是用于封闭容器主体110的开口的板状构件。容器100配置成使得可以在将电极组件600等容纳在容器100内部之后通过焊接等将盖体120和容器主体110彼此结合来密封容器100的内部。容器100例如由可焊接金属（诸如不锈钢，铝或铝合金）制成。尽管在盖体120上设置有用于将电解质溶液注入容器100内部的溶液孔部分和用于在容器100的内部压力增加时释放容器100内部的气体的气体释放阀，但省略了对这些组件的详细描述。
正电极端子210是电极端子，其经由正电极集电器510电连接到电极组件600的正电极板。负电极端子220是经由负电极集电器520电连接到电极组件600的负电极板的电极端子。也就是说，正电极端子210和负电极端子220是金属制成的电极端子，存储在电极组件600中的电力通过该电极端子被排出到能量存储装置10外部的空间，并且电力通过该电极端子被引入到能量存储装置10内部的空间中以便将电力存储在电极组件600中。如图3所示，正电极端子210和负电极端子220分别通过型锻（swaging）等连接到正电极集电器510和负电极集电器520。正电极端子210和负电极端子220由铝，铝合金等制成。
电极组件600是能量存储元件（电力生成元件），其包括正电极板（稍后描述的正电极板610），负电极板（稍后描述的负电极板620）和隔板（稍后描述的隔板630），并且可以存储电力。更具体地，电极组件600被形成为使得隔板630以分层的方式夹在正电极板610和负电极板620之间。利用这样的配置，在电极组件600中，正电极板610的突片612彼此堆叠，并且负电极板620的突片622彼此堆叠。
电极组件600还包括固定构件650，其固定正电极板610和负电极板620。固定构件650在Y轴方向上一个接一个地设置在电极组件600的两侧，并且通过在正电极板610和负电极板620的堆叠方向（X轴方向）上夹持正电极板610和负电极板620来固定堆叠的正电极板610和负电极板620。更具体地，固定构件650是绝缘带，其在Y轴方向上围绕电极组件600的端部缠绕成U形，以便分别围绕端部。
固定构件650可以沿Y轴方向设置在电极组件600的两侧的多个部分处。用于形成用作固定构件650的绝缘带的材料没有特别限制，只要使用具有绝缘性的带即可。固定构件650不限于绝缘带，并且导电带可以用作固定构件650，只要能够通过绝缘薄片等确保正电极板610和负电极板620之间的绝缘。此外，作为固定构件650，例如，可以使用具有刚性等的板状构件来代替带。稍后描述电极组件600的详细配置。
正电极集电器510和负电极集电器520由在侧视图中呈U形的板状构件形成，所述板状构件设置在容器100的电极组件600和盖体120之间，并且相应地使电极组件600和正电极端子210彼此电连接，以及使电极组件600和负电极端子220彼此电连接。如图3所示，正电极集电器510通过焊接等结合到电极组件600的正电极侧上的多个堆叠突片612，并且负电极集电器520通过焊接等结合到电极组件600的负电极侧上的多个堆叠的突片622。正电极集电器510由铝或铝合金制成，并且负电极集电器520由铜，铜合金等制成。
正电极上垫圈310和负电极上垫圈320分别是设置在容器100的盖体120和正电极端子210之间的绝缘密封构件以及设置在容器100的盖体120和负电极端子220之间的绝缘密封构件。正电极上垫圈310和负电极上垫圈320被形成为以便分别覆盖正电极端子210和负电极端子220的下部和侧部。正电极下垫圈410和负电极下垫圈420分别是设置在盖体120和正电极集电器510之间的平板状绝缘密封构件，以及设置在盖体120和负电极集电器520之间的平板状绝缘密封构件。这些垫圈由聚碳酸酯（PC），聚丙烯（PP），聚乙烯（PE），聚苯硫醚树脂（PPS）等制成。
接下来，详细描述电极组件600的配置。图4是示出根据该实施例的电极组件600的配置的透视图，其中正电极板610，负电极板620和隔板630彼此堆叠。
如图4所示，电极组件600通过将正电极板610，负电极板620和隔板630彼此堆叠而形成。正电极板610和负电极板620相应地由平板状矩形电极板形成，该平板状矩形电极板通过在金属箔上形成混合物层并在Z轴方向上伸长而形成。此外，隔板630相应地由例如由树脂制成的微孔薄片形成。负电极板620具有比正电极板610大一个尺寸的形状，并且隔板630具有比负电极板620大一个尺寸的形状。作为用于形成隔板630的材料，例如，可以使用无纺布等，并且可以适当地使用已知材料，条件是不损害能量存储装置10的性能。
在多个负电极板620中，除了形成最外层的负电极板620之外的负电极板620被假定为负电极板620A，并且形成最外层的负电极板620被假定为负电极板620B，620C。负电极板620B是形成最上层的负电极板620（在X轴方向的正侧的端部上），负电极板620C是形成最下层的负电极板620（在X轴方向的负侧的端部上）。也就是说，负电极板620B，620C是形成电极组件600包括的多个板（正电极板610和负电极板620）中的最外层的板。此外，正电极板610和负电极板620A是除了电极组件600包括的多个板中形成最外层的板之外的板。
此外，电极组件600还包括两个薄片构件640（薄片构件640A和640B），其位置夹着所有正电极板610，负电极板620和它们之间的隔板630。也就是说，薄片构件640A设置在形成最外层（最上层）的负电极板620B的外侧（上方），并且薄片构件640B设置在形成最外层（最下层）的负电极板620C的外侧（下方）。
更具体地，薄片构件640A是矩形薄片状构件，其固定到负电极板620B的外表面（上表面）。此外，薄片构件640B是矩形薄片状构件，其固定到负电极板620C的外表面（下表面）。这些薄片构件640A和640B优选地由不与锂离子发生电化学反应的材料制成，并且更优选由具有绝缘性和耐热性的材料（诸如树脂）制成。例如，薄片构件640A和640B由PC，PP，PE，PPS等制成。将在后面描述薄片构件640（薄片构件640A和640B）的详细配置。
接下来，详细描述电极组件600所包括的正电极板610，负电极板620（负电极板620A，620B，620C）和薄片构件640的配置。图5是示出根据该实施例的电极组件600的正电极板610和负电极板620的配置的平面图。图6是根据该实施例的电极组件600的正电极板610，负电极板620和薄片构件640的配置的横截面视图。更具体地，图6是示出当沿着平行于包括线VI-VI的XY平面额的平面切割图2中所示的电极组件600时正电极板610，负电极板620和薄片构件640的配置的横截面视图。
如图5和图6所示，正电极板610各自具有正电极基底611，其是由铝，铝合金等制成的平板状矩形集电箔。此外，负电极板620（负电极板620A，620B，620C）各自具有负电极基底621，其是由铜，铜合金等制成的平板状矩形集电箔。负电极基底621具有比正电极基底611大一个尺寸的形状。作为用于形成上述集电箔的材料，还可以适当地使用已知材料，例如镍，铁，不锈钢，钛，煅烧碳，导电聚合物，导电玻璃，Al-Cd合金等。
每个正电极基底611具有朝向Z轴方向的正侧突出的矩形突片612。每个负电极基底621具有朝向Z轴方向的正侧突出的矩形突片622。通过堆叠多个正电极板610和多个负电极板620，多个突片612彼此堆叠，并且多个突片622彼此堆叠。结果，在电极组件600上形成由多个突片612形成的正电极侧上的一束突片和由多个突片622形成的负电极侧上的一束突片。正电极侧上的突片束和负电极侧上的突片束分别通过焊接等结合到正电极集电器510和负电极集电器520，从而分别电连接到正电极端子210和负电极端子220。
正电极板610还具有设置在正电极基底611的表面上的正电极混合物层613。更具体地，正电极板610分别在正电极基底611的外表面和内表面（上表面和下表面两者）上具有正电极混合物层613。此外，正电极混合物层613包括正活性材料，导电助剂和粘合剂。
作为正电极混合物层613中使用的正活性材料，可以适当地使用已知材料，条件是该材料是能够吸留和释放锂离子的正活性材料。例如，作为正活性材料，聚阴离子化合物如LiMPO4，LiMSiO4，LiMBO3（M表示选自Fe，Ni，Mn，Co等中的一种或者两种或更多种的过渡金属元素），钛酸锂，尖晶石型锂锰氧化物（诸如LiMn2O4，LiMn1.5 Ni0.5O4），锂过渡金属氧化物（诸如LiMO2）（M表示选自Fe，Ni，Mn，Co等中的一种或者两种或更多种过渡金属元素）或可以使用类似的。
用于正电极混合物层613的一种导电助剂没有被特别限制，并且该导电助剂可以由金属或非金属制成。此外，作为用于正电极混合物层613的粘合剂，粘合剂的种类不受特别限制，条件是粘合剂由对于制造电极时使用的溶剂和电解质溶液稳定的材料制成并且在充电和放电时对于氧化还原反应是稳定的。
负电极板620还包括形成在负电极基底621的表面上的负电极混合物层623或624。更具体地，除了形成最外层的负电极之外的负电极板620A各自在负电极基底621的外表面和内表面（上表面和下表面两者）上具有负电极混合物层623。形成最外层（最上层）的负电极板620B在其负电极基底621的外表面（上表面）上不具有负电极混合物层624，但在其负电极基底621的内表面（下表面）上具有负电极混合物层624。形成最外层（最下层）的负电极板620C在其负电极基底621的外表面（下表面）上不具有负电极混合物层624，但在其负电极基底621的内表面（上表面）上具有负电极混合物层624。即，负电极混合物层624设置在负电极基底621的内表面上。
以这种方式，虽然负电极板620A由在两个表面上施加有负电极混合物层623的两个表面（即，负电极基底621的外表面和内表面）而形成，负电极板620B和620C由单侧施加的板形成，该单侧施加板仅在负电极基底621的内表面上具有负电极混合物层624。这里，当通过涂覆到形成最外层的负电极板620B和620C的外表面来施加混合物时，产生的缺点是，由于外表面上的混合物，在能量存储装置10中产生气体，使得容器100膨胀，消耗电解质溶液，并且能量存储装置10的不可逆容量增加。因此，通过使用通过仅涂覆到内表面而施加负电极混合物层624的单面涂覆板来形成负电极板620B和620C（其形成最外层），可以抑制这种缺陷的发生。
负电极混合物层623、624都分别包含负活性材料，导电助剂和粘合剂。作为在负电极混合物层623、624中使用的负活性材料，可以适当地使用已知材料，条件是该材料是能够吸留和释放锂离子的负活性材料。例如，作为负活性材料，除了锂金属和锂合金（锂—硅，锂—铝，锂—铅，锂—锡，锂—铝—锡，锂—镓和含锂金属的合金，诸如木材合金）之外，可以吸留和释放锂的合金，碳材料（例如，石墨，难石墨化碳，易石墨化碳，低温煅烧碳，无定形碳等），氧化硅，金属氧化物，锂金属氧化物（Li4Ti5O12等），和多磷酸化合物，过渡金属化合物和第14-16族元素（诸如Co3O4或Fe2P）（通常称为转化负电极等）可以提出。此外，用于负电极混合物层623、624的导电助剂和粘合剂基本上等于用于正电极混合物层613的导电助剂和粘合剂，并且因此省略其详细描述。
接下来，详细描述薄片构件640（薄片构件640A和640B）。如图6所示，薄片构件640A具有与负电极板620B的负电极基底621相同的形状和相同的尺寸，并且固定到负电极基底621的外表面（上表面）。例如，通过使用粘附剂，双面粘附带等通过焊接（热焊接）等粘附，可以将薄片构件640A固定到负电极基底621的外表面。薄片构件640B具有与负电极板620C的负电极基底621相同的形状和相同的尺寸，并且固定到负电极基底621的外表面（下表面）。薄片构件640B也可以通过与薄片构件640A相同的方法固定到负电极基底621的外表面。
在薄片构件640A，640B固定到负电极板620B，620C的状态下，在将薄片构件640固定到板的状态下，在弯曲试验中当从薄片构件640A或640B侧施加载荷时产生的应力（F2）相对于从负电极混合物层侧施加载荷时产生的应力（F1）的比率设定为0.5-2（含）。利用这样的配置，意图使负电极板620B，620C朝向负电极混合物层624侧弯曲的力和意图使负电极板620B，620C朝向薄片构件640A，640B侧弯曲的力彼此相对良好地平衡，并且因此负电极板620B，620C朝向任一侧最小地弯曲。F2相对于F1的比率可以设定为0.6至1.8（含），0.7至1.4（含），0.8至1.2（含），0.9至1.1（含），或0.95至1.05（含）。F2相对于F1的比率优选尽可能接近1。
在该弯曲试验中，将负电极板放置在两个支撑板上，通过压头（indenter）将载荷施加到两个支撑板之间的负电极板的中心部分，并测量作用在压头上的力。更具体地说，首先，制备一个长度为34mm，宽度为42mm的负电极板，两个支撑板（每个厚度为4mm并且其远端形成半径为2mm的圆弧形状）和具有与支撑板相同配置的压头。然后，两个支撑板相对于厚度方向上的中心以14mm的距离彼此平行地布置，并且一个负电极板均匀地放置在两个支撑板上。然后，使用压头，从与支撑板相对的一侧以30mm /分钟的速度向负电极板的中心部分（两个支撑板之间的中间位置）施加载荷，直到负电极板在厚度方向上变形15mm为止，并且使用测力计测量此时作用在压头上的力。在该时间点作用在压头上的力的最大值被设定为弯曲试验中的应力。关于组装的能量存储装置的板，通过以下步骤制备板。首先，在干空气中拆解能量存储装置并且将板从能量存储装置中取出。接下来，使用碳酸二甲酯清洁板，并且然后将板在真空中干燥两小时或更长时间。然后，将板切割成上述预定尺寸（长：34mm，宽：42mm），并且使用这样的板进行上述弯曲试验。
优选地，薄片构件640A，640B的厚度比负电极板620B，620C的负电极混合物层624的厚度更薄（更小），并且薄片构件640A，640B的刚性高于负电极板620B，620C的负电极混合物层624的刚性。当负电极板620B的负电极混合物层624和负电极板620C的负电极混合物层624由不同材料制成时，负电极板620B的负电极混合物层624和负电极板620C的负电极混合物层624的厚度和刚性彼此不同，薄片构件640A的厚度设定为小于负电极板620B的负电极混合物层624的厚度，并且薄片构件640A的刚性设定为高于负电极板620B的负电极混合物层624的刚性就足够了。在这种情况下，薄片构件640B的厚度小于负电极板620C的负电极混合物层624的厚度，并且薄片构件640B的刚性设定为高于负电极板620C的负电极电极混合物层624的刚性就足够了。
负电极板620A的负电极混合物层623具有与负电极板620B，620C的负电极混合物层624基本相同的厚度和刚性。因此，薄片构件640a，640B的厚度小于负电极板620A的负电极混合物层623的厚度，并且薄片构件640a，640B的刚性高于负电极板620A的负电极混合物层623的刚性。以相同的方式，薄片构件640A，640B的厚度小于正电极板610的正电极混合物层613的厚度，并且薄片构件640A，640B的刚性高于正电极板610的正电极混合物层613的刚性。
薄片构件640或负电极混合物层624的厚度是指薄片构件640或负电极混合物层624在X轴方向上的厚度（高度）。例如，当负电极混合物层624的厚度约为120μm时，薄片构件640A或640B的厚度约为115μm。因此，薄片构件640A或640B比负电极混合物层624小约5μm。可以根据以下步骤确定薄片构件是否比负电极混合物层更小（更薄）。拆解能量存储装置，使用溶剂清洁板，其中薄片构件和混合物层的质量没有变化，薄片构件和混合物层被干燥，以及此后，通过已知的方法适当地测量厚度，并将测得的厚度相互比较。
薄片构件640的厚度可以设定为1000 μm或更低，优选设定为500 μm或更低，更优选设定为300 μm，以及特别优选设定为200μm或以下。薄片构件640的厚度优选设定为150 μm或更低，以及更优选设定为100μm或以下。利用上述厚度，电极组件可以形成为具有小的厚度，并且因此可以增强能量存储装置的能量密度。薄片构件640的厚度可以设定为50 μm或更大，优选设定为70 μm或更大，更优选地设定为80 μm或更大。通过这样的厚度以上，可以提高薄片构件640的刚性。上述厚度的上限和下限可以彼此任意组合。
“刚性高”是指薄片构件强烈抵抗外力的状态，例如，在弯曲力或扭转力下尺寸变化小的状态。即，例如，“薄片构件640具有高于负电极混合物层624的刚性”意味着当薄片构件640的中心部分和负电极混合物层624的中心部分具有相同的力作用下的相同面积时，薄片构件640的尺寸（挠曲量）的变化小于负电极混合物层624的尺寸（挠曲量）的变化的情况。换句话说，对于引起尺寸的相同变化所需的力，在薄片构件640中引起这种变化所需的力大于在负电极混合物层624中引起这种变化所需的力。刚性的定义不限于上述定义，并且可以在本领域技术人员通常可以理解的范围内定义刚性。
可以如下来制造薄片构件640A，640B分别固定到其上的负电极板620B，620C。首先，将预定量的负活性材料，预定量的导电助剂和预定量的粘合剂彼此混合并捏合，从而制备负电极混合物。然后，通过涂覆将制备的负电极混合物施加到负电极基底621的内表面并干燥，以及之后将薄片构件640粘附到负电极基底621的外表面，以及同时进行辊压。然后，将负电极混合物在真空中干燥，使得除去水分，从而形成负电极混合物层624。可以在负电极混合物层形成在负电极基底621上之前形成薄片构件640。
如上所述，根据本发明实施例的能量存储装置10，关于形成电极组件600包括的多个板中的最外层的负电极板620B，620C，负电极混合物层624被设置在负电极基底621的内表面上，并且薄片构件640被固定到负电极基底621的外表面。利用这样的配置，即使当在负电极基底621的内表面上的混合物层被按压时混合物层意图弯曲板时，负电极基底621的外表面上的薄片构件640也抵抗意图使板弯曲的力，使得可以抑制负电极板620B，620C的弯曲。此外，在薄片构件640具有绝缘性的情况下，薄片构件640还用作从多个板的两侧覆盖多个板的绝缘薄片。
在薄片构件640A，640B固定到负电极板620B，620C的状态下，在将薄片构件640固定到板的状态下，在弯曲试验中当从薄片构件640A或640B侧施加载荷时产生的应力（F2）相对于从负电极混合物层侧施加载荷时产生的应力（F1）的比率设定为0.5-2（含）。利用这样的配置，意图使负电极板620B，620C朝向负电极混合物层624侧弯曲的力和意图使负电极板620B，620C朝向薄片构件640A，640B侧弯曲的力彼此相对良好地平衡，并且因此，更有效地抑制负电极板620B，620C的弯曲。
形成在负电极基底621的外表面上的薄片构件640具有比形成在负电极基底621的内表面上的负电极混合物层624更高的刚性。因此，即使当负电极混合物层624想要弯曲负电极板620B，620C时，薄片构件640也强烈抵抗意图使板弯曲的力，使得可以进一步抑制负电极板620B，620C的弯曲。
薄片构件640的厚度设定为小于负电极混合物层624的厚度，并且因此，可以抑制电极组件600的厚度的增加，由此可以实现能量存储装置10的小型化。
（修改1）
接下来，描述上述实施例的修改1。图7A是示出了根据实施例的修改1的形成最外层的负电极板620和电极组件601的薄片构件641的配置的横截面视图。更具体地，图7A是对应于图6中所示的形成电极组件600的最外层和薄片构件640（640A）的负电极板620B的配置的视图。
如图7A所示，电极组件601包括薄片构件641，以代替上述实施例中的电极组件600的薄片构件640。关于其他配置，修改1基本上等于上述实施例。
在该修改1中，薄片构件641具有从负电极基底621的端部突出的第一突出部分641a。第一突出部分641a是从负电极基底621的端部沿着负电极基底621的方向（在图7A中的Y轴方向的正侧）延伸的部分。也就是说，薄片构件641的第一突出部分641a通过在沿着负电极基底621的方向上在上述实施例中延伸薄片构件640的端部而形成。第一突出部分641a可以形成在薄片构件641的整个圆周（所有四个侧面）上，或者可以仅形成在整个圆周的一部分（两侧，一侧，一侧的一部分等）上。
如上所述，根据此修改的能量存储装置，该修改能够获得与上述实施例基本相同的有利效果。特别地，在该修改中，薄片构件641具有第一突出部分641a。在该修改中，为了抑制负电极板620B的弯曲，优选薄片构件641覆盖包括负电极基底621的端部的负电极基底621。为此，优选稍大地形成薄片构件641，使得薄片构件641从负电极基底621的端部突出。通过使薄片构件641从负电极基底621的端部突出，薄片构件641覆盖包括负电极基底621的端部的负电极基底621，并且因此可以抑制负电极板620B的弯曲。
（修改2）
接下来，描述上述实施例的修改2。图7B是示出根据该实施例的修改2的正电极板610，形成最外层的负电极板620B和电极组件602的薄片构件642的配置的横截面视图。更具体地，图7B是对应于图6中所示的正电极板610，形成最外层的负电极板620B和电极组件600的薄片构件640（640A）的配置的视图。
如图7B所示，电极组件602具有薄片构件642，以代替上述实施例中的电极组件600的薄片构件640。关于其他配置，修改2基本上等于上述实施例。
在该修改2中，薄片构件642具有从负电极基底621的端部突出的第一突出部分642a，并且第一突出部分642a具有朝向负电极基底的内表面侧突出的第二突出部分642b。也就是说，第一突出部分642a是在沿着负电极基底621的方向上（在图7B中的Y轴方向的正侧）从负电极基底621的端部突出的部分，并且第二突出部分642b是朝向负电极基底621的内表面侧突出的部分（在图7B中的X轴方向的负侧）。即，薄片构件642的第二突出部分642b通过使上述修改中的薄片构件641的第一突出部分641a向X轴方向的负侧延伸而形成。
更具体地，第二突出部分642b设置成以便在Y轴方向的正侧覆盖负电极板620B的端部。利用这样的配置，薄片构件642形成为使得端部（第二突出部分642b的一部分）具有比中心部分更大（更大）的厚度。第一突出部分642a和第二突出部分642b可以形成在薄片构件642的整个圆周（所有四个侧面）上，或者可以仅形成整个圆周的一部分（两侧，一侧，一侧的一部分等）。
如上所述，根据此修改的能量存储装置，该修改能够获得与上述实施例基本相同的有利效果。特别地，通过使薄片构件642的端部朝向负电极基底621的内表面侧突出，端部不会向外突出，从而可以提高端部的强度。因此，在实现电极组件602的小型化的同时，可以更有效地抑制负电极板620B的弯曲。此外，例如，在第二突出部分642b形成在薄片构件642的整个圆周上的情况下，可以进一步增强薄片构件642的强度。尽管在通过固定构件650固定电极组件602时将图中所示的力F1施加到负电极板620B的端部，但是只要在薄片构件642的整个圆周上形成第二突出部分642b即可。例如，也可以抑制端部的弯曲。
（修改3）
接下来，描述上述实施例的修改3。图7C是示出根据该实施例的修改3的电极组件603的正电极板610，形成最外层的负电极板620B和薄片构件643的配置的横截面视图。更具体地，图7C是对应于图6中所示的正电极板610，形成最外层的负电极板620B和电极组件600的薄片构件640（640A）的配置的视图。
如图7C所示，电极组件603具有薄片构件643，以代替上述实施例中的电极组件600的薄片构件640。关于其他配置，修改3基本上等于上述实施例。
在该修改3中，薄片构件643形成为使得薄片构件643的端部不从负电极基底621突出，并且端部具有比中心部分更大（更大）的厚度。即，通过将上述实施例中的薄片构件640的端部朝向外侧（X轴方向的正侧）突出，在薄片构件643上形成壁厚比其他部分大的厚壁部分643a。厚壁部分643a可以形成在薄片构件643的整个圆周（所有四个侧面）上，或者可以仅形成在整个圆周的一部分（两侧，一侧，一侧的一部分等）上。
如上所述，根据该修改的能量存储装置可以获得与上述实施例基本相同的有利效果。特别地，薄片构件643形成为使得端部具有比中心部分更大的厚度，并且因此可以更有效地抑制负电极板620B的弯曲。此外，尽管在通过固定构件650等固定电极组件602时将诸如图中所示的F2的力施加到负电极板620B的端部，但是由于厚壁部分643a而可以抑制端部的弯曲。
（修改4）
接下来，描述上述实施例的修改4。图8A和图8B是示出根据实施例的修改4的形成最外层的负电极板620B和薄片构件644、645的配置的平面图。更具体地，图8A和图8B是在从X轴方向的正侧观察时形成最外层的负电极板620B上设置薄片构件644、645的配置的视图。在这些图中，负电极板620B由虚线表示，以便容易地将负电极板620B和薄片构件644、645彼此区分开。
如图8A所示，薄片构件644沿着负电极板620B的负电极基底621的外周（四个侧面的外边缘）形成为环形（O形）。此外，如图8B所示，薄片构件645在负电极板620B的负电极基底621上形成为X形。薄片构件可以形成为网状形状，或者薄片构件可以以其他各种形状应用。由于薄片构件可以形成为各种形状，可以提高设计薄片构件的自由度。
（修改5）
接下来，描述上述实施例的修改5。图9是示出了根据实施例的修改5的电极组件604的正电极板610，负电极板620和薄片构件646的配置的透视图。更具体地，图9的（a）是示出在形成电极组件604之前薄片构件646处于展开（developed）状态的状态的视图，并且图9的（b）是示出状态的视图。其中，在形成电极组件604之后折叠薄片构件646。
如图9的（a）所示，薄片构件646具有第一薄片部分646a和第二薄片部分646b，以及第一薄片部分646a和第二薄片部分646b彼此一体地形成。在该修改中，第一薄片部分646a是固定到负电极板620B的负电极基底621的外表面的部分，负电极板620B是形成电极组件604的多个板中形成一个最外层的板。另一方面，第二薄片部分646b是固定到负电极板620C的负电极基底621的外表面的部分，负电极板620C是多个板中的形成另一个最外层的板。
即，在薄片构件646展开的状态下，第一薄片部分646a固定到负电极板620B的外表面，第二薄片部分646b固定到负电极板620C的外表面。然后，正电极板610，负电极板620A和隔板630堆叠在负电极板620C上。然后，如图9的（b）所示，通过折叠薄片构件646，将固定有第一薄片部分646a的负电极板620B设置在堆叠的正电极板610，负电极板620A和隔板630上。然后，通过固定构件650将第一薄片部分646a和第二薄片部分646b彼此连接，正电极板610和负电极板620在电极组件604的内部彼此固定。
如上所述，根据该修改的能量存储装置可以获得与上述实施例基本相同的有利效果。特别地，第一薄片部分646a和第二薄片部分646b固定到负电极板620B和620C的负电极基底621的外表面，负电极板620B和620C是在电极组件604的两个外侧上形成最外层的板，并且因此在两个外侧上的第一薄片部分646a和第二薄片部分646b一体地形成。利用这样的配置，电极组件604的两个外侧上的两个薄片部分一体地形成，并且因此可以减少部件的数量，并且可以简化电极组件604的配置。此外，当薄片构件646具有绝缘性时，薄片构件646还可以表现出覆盖多个板的绝缘薄片的功能。
（修改6）
接下来，描述上述实施例的修改6。图10是示出了根据实施例的修改6的电极组件605的正电极板610，负电极板620和薄片构件647的配置的透视图。更具体地说，图10的（a）是示出了在形成电极组件605之前的薄片构件647被展开的状态的视图，图10的（b）是示出了在形成电极组件605之后薄片构件647的状态折叠的视图。
如图10的（a）所示，薄片构件647具有第一薄片部分647a和第二薄片部分647b，第一薄片部分647a和第二薄片部分647b彼此一体地形成。即，该修改中的薄片构件647具有与上述修改5中的薄片构件646基本相同的配置。但是，在该修改6中，第二薄片部分647b在Y轴方向的长度被设定为比修改5中的第二薄片部分646b的对应长度长。
利用这样的配置，如图10的（b）所示，通过折叠薄片构件647，薄片构件647缠绕在彼此堆叠的正电极板610，负电极板620A和隔板630周围。然后，通过重叠第一薄片部分647a的端部和第二薄片部分647b的端部并通过将端部彼此热焊接或粘附，将正电极板610和负电极板620固定在电极组件605的内部。以这种方式，第一薄片部分647a的端部和第二薄片部分647b的端部彼此连接并且彼此一体地形成，从而形成具有袋形（O形）的薄片构件647。
如上所述，根据该修改的能量存储装置可以获得与上述实施例基本相同的有利效果。特别地，第一薄片部分647a和第二薄片部分647b的两个端部彼此连接，从而将薄片构件647形成为袋状（O形），并且因此不需要由绝缘带等连接薄片构件的端部。因此，可以减少部件的数量，从而可以简化电极组件605的配置。此外，通过为薄片构件647提供绝缘性，薄片构件647还可以用作覆盖多个板的整个圆周的绝缘薄片，并且因此可以减少部件的数量。
尽管已经描述了根据本发明实施例的能量存储装置和实施例的修改，但是本发明不限于这样的实施例和实施例的修改。也就是说，应当理解，此时公开的实施例和实施例的修改在所有方面是出于示例性目的而提供的，并且不限制本发明。本发明的范围不是由上述说明限定，而是由权利要求限定，并且意图在与权利要求的范围等同的含义和范围内的所有修改也落入本发明的范围内。
例如，在上述实施例和实施例的修改中，形成电极组件的最外层的板由负电极板620形成。然而，正电极板610可以布置在电极组件的最外层上。在这种情况下，当形成最外层的正电极板是双面施加板时，与正电极的锂离子供应能力相比，负电极的锂离子吸留能力变得不足，并且因此金属锂的沉淀可能性变得相对高。因此，即使在形成最外层的板是正电极板时，也优选正电极板是单面施加板。
在上述实施例和实施例的修改中，对于形成电极组件的最外层的板，混合物层仅设置在基底的内表面上。然而，对于形成电极组件的最外层的板，可以将少量混合材料施加到基底的外表面。
在上述实施例和实施例的修改中，对于形成最外层的板，在将薄片构件固定到板的状态下，在弯曲试验中从薄片构件侧施加载荷时产生的应力（F2）相对于从混合物层侧施加载荷时产生的应力（F1）的比率设定为0.5至2（含）。然而，F2相对于F1的比率可以设定为略小于0.5的值，或者可以设定为略大于2的值。
在上述实施例和实施例的修改中，薄片构件的刚性高于形成最外层的板的混合物层的刚性，并且薄片构件的厚度小于混合物层的厚度。然而，薄片构件的刚性低于形成最外层的板的混合物层的刚性，并且薄片构件的厚度小于混合物层的厚度，或者薄片构件的刚性高于形成最外层的板的混合物层的刚性以及薄片构件的厚度大于混合物层的厚度。薄片构件可以具有与形成最外层的板的混合物层相同的刚性，并且薄片构件可以具有与形成最外层的板的混合物层相同的厚度。薄片构件可以具有比形成最外层的板的混合物层的刚性低的刚性，并且薄片构件可以具有比混合物层的厚度更大的厚度。同样利用这样的配置，薄片构件被固定到板，并且因此可以抑制形成最外层的板的弯曲。
在上述实施例和实施例的修改中，正电极板610和负电极板620具有沿Z轴方向伸长的矩形形状。然而，正电极板610和负电极板620中的至少一个不限于在Z轴方向上伸长的矩形形状，并且可以形成为其他多边形形状，细长椭圆形状，细长圆形形状以及类似地在Z轴方向上伸长，或者可以形成在Y轴方向上伸长的形状。
在上述实施例和实施例的修改中，电极组件具有固定构件650，该固定构件650以夹层方式在堆叠方向上固定正电极板610和负电极板620。然而，电极组件可以被配置为使得电极组件不具有固定构件650，并且正电极板610和负电极板620通过热压等在堆叠方向上彼此固定。
在上述实施例和实施例的修改中，正电极板610和负电极板620具有突片612突片622，其作为与正端子210和负端子220连接的连接部分而具有矩形形状。然而，突片612和突片622的形状没有特别限制，并且可以形成为任何形状，例如除了矩形，半圆形，半细长圆形，半椭圆形之外的多边形形状。此外，正电极板610和负电极板620可以使板的整个端部作为连接部分而不采用突出的突片。
在上述实施例和实施例的修改中，具有上述配置的薄片构件固定到在电极组件的两侧上形成最外层的板。然而，具有上述配置的薄片构件可以固定到在电极组件的两侧上形成最外层的任一个板上。
通过任意组合实施例和实施例的修改而形成的配置也落入本发明的范围内。
本发明不仅以这种能量存储装置的形式实现，而且以固定有薄片构件的板的形式或以具有该板的电极组件的形式实现。
工业适用性
本发明可应用于诸如锂离子二次电池等的能量存储装置。
参考符号的描述
10：能量存储装置
600、601、602、603、604、605：电极组件
610：正电极板
611：正电极基底
613：正电极混合物层
620、620A，620B，620C：负电极板
621：负电极基底
623、624：负电极混合物层
640、640A，640B，641、642、643、644、645、646、647：薄片构件
641a，642a：第一突出部分
642b：第二突出部分
643a：厚壁部分
646a，647a：第一薄片部分
646b，647b：第二薄片部分。

Claims (7)

1.一种能量存储装置，包括：
电极组件，其具有彼此堆叠的多个板，
其中，在所述多个板中形成最外层的板具有基底和设置在所述基底的内表面上的混合物层，并且
电极组件还具有固定到基底外表面的薄片构件。
2.根据权利要求1所述的能量存储装置，其中，形成所述最外层的所述板被形成为使得在所述薄片构件固定到所述板的状态下，在弯曲试验中从薄片构件侧向所述板施加载荷时的应力相对于从混合物层侧向板施加载荷时的应力的比率设定为0.5至2（含）。
3.根据权利要求1或2所述的能量存储装置，其中，所述薄片构件具有从所述基底的端部突出的第一突出部分。
4.根据权利要求3所述的能量存储装置，其中，所述第一突出部分具有朝向所述基底的内表面侧突出的第二突出部分。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的能量存储装置，其中，所述薄片构件形成为使得所述薄片构件的所述端部的厚度大于所述薄片构件的中心部分的厚度。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的能量存储装置，其中，所述薄片构件包括：
第一薄片部分，其固定到多个板中的形成一个最外层的板的基底的外表面；以及
第二薄片部分，其固定到多个板中的形成另一个最外层的板的基底的外表面，其中
所述第一薄片部分和所述第二薄片部分彼此一体地形成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的能量存储装置，其中，所述薄片构件的厚度设定得比所述混合物层的厚度薄。
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